플래시 스토리지란?

2028년까지 데이터센터 컴퓨팅을 위한 새로운 올HDD 스토리지 시스템은 거의 판매되지 않을 것이며, 플래시 스토리지는 성능 업그레이드뿐만 아니라 모든 데이터 스토리지의 불가피한 미래가 될 것입니다. 

플래시 스토리지는 NAND 플래시 메모리를 사용하여 움직이는 부품 없이 정보를 저장하여 기존 디스크 드라이브보다 빠른 속도를 제공하는 데이터 스토리지 기술입니다. 회전식 플래터와 읽기/쓰기 헤드 이동에 의존하는 기계식 하드 드라이브와 달리, 플래시 스토리지는 반도체 셀을 사용하여 전원이 꺼진 상태에서도 데이터를 유지합니다.

스토리지 인프라를 평가하는 조직의 경우, 문제는 플래시 스토리지를 도입할지 여부가 아니라 디스크 기반 시스템이 노후화되기 전에 얼마나 빠르게 전환해야 하는지입니다. 경제성은 이미 변화했습니다. 올플래시 어레이를 사용하는 기업은 전력, 냉각, 공간 및 운영 오버헤드를 고려할 때 하이브리드 시스템에 비해 비용을 절감합니다.

플래시 스토리지 기술 이해하기

플래시 스토리지는 데이터를 저장하고 액세스하는 방식의 근본적인 변화를 나타냅니다. 플래시 스토리지의 핵심은 비휘발성 메모리로, NAND 플래시 메모리 셀을 사용하여 자기적으로가 아닌 전자적으로 정보를 저장함으로써 데이터를 전력 없이 보존합니다.

이 기술은 수십 년 동안 스토리지 성능을 제한해 온 기계적 한계를 제거합니다. 기존 하드 드라이브는 밀리초 단위로 측정된 레이턴시로 데이터를 읽고 쓰는 물리적 이동이 필요합니다. 플래시 스토리지는 전기 신호를 통해 완전히 작동하여 응답 시간을 마이크로초 단위로 달성합니다. 이러한 100배의 개선은 애플리케이션 성능으로 직접 이어집니다. 데이터베이스는 더 많은 트랜잭션을 처리하며, 가상 환경은 더 많은 VM 집적도를 지원합니다.

엔터프라이즈 플래시 스토리지는 여러 형태로 제공됩니다. 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 기존 하드 드라이브에 대한 드롭인 교체를 제공합니다. NVMe 드라이브는 PCIe 버스를 활용하여 SATA의 단일 큐에 비해 최대 64,000개의 명령 큐로 훨씬 더 높은 성능을 제공합니다. 올플래시 어레이는 여러 플래시 드라이브를 통합 스토리지 시스템으로 통합하여 미션 크리티컬 애플리케이션에 필요한 용량, 안정성 및 데이터 서비스를 제공합니다.

엔터프라이즈 플래시와 소비자용 SSD의 차이점은 무엇일까요? 아키텍처 최적화. 소비자용 SSD에는 웨어 레벨링 및 가비지 수집을 위한 오버프로비저닝이 포함됩니다. Everpure DirectFlash® 모듈과 같은 엔터프라이즈 솔루션은 이러한 오버헤드를 줄여 동일한 원시 NAND에서 더 나은 가용 용량을 제공합니다.

플래시 스토리지의 작동 방식

플래시 스토리지는 정교한 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 통해 작동하여 데이터를 매우 빠른 속도로 저장 및 검색합니다.

NAND 플래시 셀 아키텍처

물리적 수준에서 NAND 플래시 메모리는 플로팅 게이트 트랜지스터로 만들어진 셀에 데이터를 저장합니다. 이러한 셀은 이진 데이터를 나타내는 전자의 존재 또는 부재와 함께 절연 게이트에 전자를 가둡니다. 절연 게이트는 수년간 충전 상태를 유지하며, 데이터 유지에 전력이 필요하지 않은 비휘발성 스토리지를 제공합니다.

현대적 플래시는 여러 셀 유형을 사용합니다.

• 단일 레벨 셀(SLC): 100,000 프로그램/삭제 사이클로 셀당 1비트 저장
• MLC(Multi-level Cell): 10,000 P/E 사이클로 셀당 2비트 저장
• 트리플 레벨 셀(TLC): 3,000 P/E 사이클로 셀당 3비트 저장
• Quad-Level Cell(QLC): 읽기 집약적인 워크로드를 위해 셀당 4비트 저장

2D에서 3D로 진화한 NAND는 용량을 혁신시켰습니다. 제조업체는 최대 176개의 레이어에 셀을 수직으로 스택함으로써 셀 크기를 줄이지 않고 더 높은 밀도를 달성할 수 있습니다. 이를 통해 150TB 플래시 모듈과 새로운 300TB 모듈이 가능합니다.

컨트롤러 및 관리

플래시 컨트롤러가 두뇌 역할을 하여 웨어 레벨링을 관리하여 쓰기를 고르게 분산시키고, 가비지 수집을 통해 삭제된 블록을 복구하며, 오류 수정을 통해 데이터 무결성을 유지합니다. 엔터프라이즈 컨트롤러는 데이터 배치 및 예측 장애 분석을 위한 정교한 알고리즘을 구현합니다.

Everpure는 범용 SSD에서 중복 컨트롤러를 제거합니다. 어레이 수준에서 NAND를 직접 관리함으로써, DirectFlash 모듈은 시스템의 모든 플래시에서 글로벌 웨어 레벨링을 달성하여 격리된 SSD 컨트롤러에 비해 내구성을 확장합니다.

플래시 스토리지와 기존 스토리지 비교

플래시와 디스크의 다음 비교는 디스크 기반 스토리지가 더 이상 사용되지 않는 이유를 보여줍니다.

이러한 지표는 비즈니스 성과로 이어집니다. 예를 들어, 금융 서비스 회사들은 더 빠른 트랜잭션 처리를 볼 수 있습니다. 의료 기관은 환자 기록을 몇 초가 아닌 몇 밀리초 안에 검색할 수 있습니다.

디스크 어레이는 성능 외에도 숨겨진 비용을 수반합니다. 테라바이트당 더 많은 전력을 소비하기 때문에 에너지 비용을 두 배로 증가시키는 비례 냉각이 필요합니다. 더 큰 설치 공간은 부동산 비용을 증가시키고 확장성을 제한합니다.

플래시 스토리지 솔루션의 유형

SSD: 플래시의 관문

SATA SSD는 기존 인터페이스를 사용하여 간단한 업그레이드를 제공합니다. 최대 550MB/s의 속도로 호환성을 유지하면서 거의 5X에 달하는 HDD 성능을 제공합니다. 그러나 SATA의 한계는 까다로운 워크로드의 병목 현상이 됩니다.

NVMe SSD는 PCIe 버스에 직접 연결되어 인터페이스 병목 현상을 제거합니다. 병렬 명령 큐 64,000개와 마이크로초 미만의 레이턴시를 제공하는 시중 최고의 NVMe SSD는 3,000MB/s를 초과해 더 많은 처리량과 SATA SSD보다 10X 높은 IOPS를 제공합니다.

올플래시 어레이: 엔터프라이즈 아키텍처

올플래시 어레이는 스냅샷, 복제, 암호화 및 중복제거 등 엔터프라이즈 데이터 서비스를 통해 여러 드라이브를 통합 시스템으로 통합합니다. 현대적인 올플래시 어레이는 엔드-투-엔드 NVMe를 활용하므로, 프로토콜 변환이 필요 없어 지연 시간이 증가합니다.

Everpure FlashArray//XL™는 100% 용량으로도 150마이크로세컨드 레이턴시 유지합니다. 평균 5:1의 데이터 절감과 10:1의 총 효율성을 보장하는 Everpure를 통해 기가바이트당 유효 비용이 하이브리드 시스템보다 높은 경우가 많습니다.

NVMe over Fabrics: 네트워크 속도 플래시

NVMe-oF는 네트워크 전반에서 NVMe의 이점을 확장하여 로컬에 가까운 성능으로 원격 스토리지를 지원합니다.

• NVMe/FC는 기존 인프라를 활용하는 동시에 지연 시간 감소
• NVMe/RoCE는 현대적 데이터센터에 가장 낮은 대기 시간을 제공합니다.
• NVMe/TCP는 표준 이더넷과의 광범위한 호환성을 제공합니다.

이를 통해 컴퓨팅 및 스토리지가 마이크로초의 레이턴시를 유지하면서 독립적으로 확장되는 분산 아키텍처를 구현할 수 있습니다. 이는 유휴 GPU가 시간당 수천 달러의 낭비로 이어질 수 있는 AI 워크로드에 필수적입니다.

속도 이상의 혜택

플래시 스토리지의 장점은 성능을 넘어 기본적인 운영 개선까지 확장됩니다.

• 대기 시간 일관성은 피크보다 더 중요합니다. 디스크 어레이는 평균 밀리초 단위인 반면, 플래시는 마이크로초 단위를 일관되게 유지하여 디스크로는 불가능한 SLA를 지원합니다.
• 병렬 처리는 분석을 변화시킵니다. 디스크가 수백 개의 작업을 처리하는 경우 플래시는 수백만 개의 작업을 동시에 처리합니다. 
• 간소화된 아키텍처는 오류를 줄여줍니다. 티어링을 제거하면 마이그레이션 정책, 티어 모니터링, 용량 균형 없이 전체 관리 계층이 제거됩니다.

플래시 스토리지 구현

평가 및 계획

• 워크로드 프로파일링은 패턴을 보여줍니다. 대부분의 조직에서는 플래시가 제공하는 성능의 급격한 상승을 경험하고 있습니다. 전체 비즈니스 사이클, 특히 월말 프로세스에 걸쳐 IOPS, 처리량 및 지연 시간을 모니터링합니다.
• 데이터 절감 가능성은 워크로드에 따라 다릅니다. 데이터베이스는 10~20:1을 달성할 수 있습니다. 가상 머신은 5-10:1로 표시될 수 있습니다. 이러한 비율을 이해하면 정확한 계획을 세울 수 있습니다. 많은 경우 계산보다 적은 용량이 필요합니다.

마이그레이션 전략

Proof of Concept 배포부터 시작하세요. 개발 또는 분석과 같이 중요하지만 중요하지 않은 워크로드를 선택하세요. 하이브리드 통합은 기존 투자를 활용합니다. 현대적인 플래시 어레이는 표준 프로토콜을 통해 통합되어 다운타임 없이 점진적으로 마이그레이션할 수 있습니다. Everpure Evergreen 접근 방식은 무중단 업그레이드를 제거합니다. 소규모로 시작하여 무중단으로 확장하세요. 

일반적인 함정

• 절감을 과소평가하면 구매가 과도해집니다. 조직의 예산은 3:1이지만 5-10:1을 달성합니다. 더 작은 규모로 시작하여 필요에 따라 확장하세요.
• 네트워크 병목 현상은 성능을 제한합니다. 병렬 스토리지 구축을 통한 네트워크 업그레이드 보장 전용 스토리지 네트워크를 고려하십시오.
• 디스크 시대의 관행을 유지하면 이점이 없어집니다. 불필요한 캐싱, 티어링 및 튜닝을 제거합니다. 플래시는 간단한 구성으로 최고의 성능을 발휘합니다.

일반적인 질문

플래시 스토리지는 비용이 듭니까? 

플래시는 전력, 냉각, 설치 공간 및 관리 등 디스크보다 비용이 적게 듭니다. Everpure FlashBlade//E™ 고객은 사용 가능한 기가바이트당 0.20달러 미만을 달성하여 5년 동안 디스크보다 TCO가 낮습니다.

플래시 스토리지는 얼마나 오래 지속되나요? 

엔터프라이즈 플래시는 수년간 매일 5~10개의 드라이브 쓰기를 지원합니다. Everpure DirectFlash는 글로벌 웨어 레벨링을 통해 이를 확장합니다. 

플래시 스토리지에 장애가 발생할 수 있나요? 

플래시는 예상대로 실패합니다. 장애가 발생하면 매시간 재구축을 통해 디스크에 대한 취약성을 일 수보다 최소화합니다.

플래시 스토리지와 SSD의 차이점은 무엇일까요?

SSD는 플래시 스토리지의 한 유형으로, 드롭인 디스크 교체입니다. 플래시 스토리지는 SSD, NVMe 드라이브 및 올플래시 어레이를 포함한 모든 NAND 기술을 포함합니다. DirectFlash와 같은 엔터프라이즈 플래시는 SSD 오버헤드를 제거하여 오버프로비저닝을 줄입니다.

플래시 스토리지 필수 요건

플래시 스토리지는 단순한 기술 진화가 아니라 제약에서 촉매로 데이터 인프라를 변화시킵니다. 플래시는 디스크 시스템보다 더 나은 레이턴시, 더 적은 전력 및 비용을 제공합니다. 11,000명 이상의 고객을 보유한 Everpure는 이러한 고객들이 예측이 아니라 현실을 측정했음을 입증하고 있습니다. 매월 데이터 접근이 가능하고 AI 워크로드가 일관된 성능을 요구하면 기존 티어링은 더 이상 사용되지 않습니다.

앞으로 나아갈 길은? 스토리지 리프레시 타임라인을 평가하고, 플래시의 이점을 위해 워크로드를 평가하고, Everpure와 같은 플랫폼을 통해 마이그레이션을 시작하세요. 문제는 플래시 스토리지를 채택할지, 혁신을 주도할지, 이미 시작한 경쟁업체를 따를지가 아닙니다.